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1、晶体的结构与性质晶体的结构与性质 高考考纲要求：高考考纲要求： 了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体）及其性质；体、分子晶体、金属晶体）及其性质；高考命题趋势：高考命题趋势：1 1、化学键类型和晶体类型的判断。、化学键类型和晶体类型的判断。2 2、各类晶体物理性质的比较。、各类晶体物理性质的比较。3 3、根据粒子排列空间推断化学式。、根据粒子排列空间推断化学式。4 4、晶体的空间结构及信息迁移式试题。、晶体的空间结构及信息迁移式试题。第第1课时课时晶体类型的判断晶体类型的判断例例1：判断下列各物质的晶体类型：判断下列各物质的晶体类型：CH4
2、 SiO2 CaCl2 H2O NH4Cl KClNa NaCl KOH Al SiC Ar NH3CH3COOH H2O2 Na2O2 Hg Br2 晶体硅晶体硅 金刚石金刚石 (21)I2 (22)H2S (23)CBr4 (24)CF4离子晶体离子晶体 ；分子晶体分子晶体 ；原子晶体原子晶体 ；金属晶体金属晶体 。 提出问题：请列举你知道的判断晶体类型的方法？提出问题：请列举你知道的判断晶体类型的方法？（利用已有知识尽量多列举）（利用已有知识尽量多列举）例如：干冰，金刚石，食盐，铁例如：干冰，金刚石，食盐，铁提出问题：请列举你知道的判断晶体类型的方法？提出问题：请列举你知道的判断晶体类型
3、的方法？（利用已有知识尽量多列举）（利用已有知识尽量多列举）例如：干冰，金刚石，食盐，铁例如：干冰，金刚石，食盐，铁方法：常温下状态，方法：常温下状态， 硬度，硬度， 微粒间作用，微粒间作用， 物质分类物质分类 CO2和和SiO2的一些物理性质如下表所示：的一些物理性质如下表所示： 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族， CO2和和SiO2在化学性质上有较多相似，但在化学性质上有较多相似，但在在物理性质上二者却差异很大，为什么？物理性质上二者却差异很大，为什么？二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳(干冰干冰)晶体类型晶体类型结构模型结构模型微粒间相互微粒间
4、相互作用作用物理性质物理性质比较比较硬度高、硬度高、熔点高，熔点高，熔点低，熔点低，易升华，易升华，原子原子晶体晶体分子分子晶体晶体硅硅原子原子和氧原子和氧原子之间是之间是共价键共价键二氧化碳二氧化碳分子分子之间之间是是分子间作用力分子间作用力 活动活动1：分析下列各物质的：分析下列各物质的微粒间相互作用，微粒间相互作用，选出符选出符合题目要求的填空：合题目要求的填空：CH4 SiO2 CaCl2 H2O NH4Cl KCl Na NaCl KOH Al SiCAr NH3 CH3COOH H2O2 Na2O2 Hg Br2 晶体硅晶体硅 金刚石金刚石 (21)I2 (22)H2S (23)C
5、Br4 (24)CF4 只含有离子键的是只含有离子键的是 ； 只含有共价键的是只含有共价键的是 ； 既有离子键又有共价键既有离子键又有共价键 ； 只存在分子间作用力的是只存在分子间作用力的是 。 既有共价键又存在分子间作用力的是既有共价键又存在分子间作用力的是 ； 只含有金属键的是只含有金属键的是 ； 晶体类型判断方法晶体类型判断方法1：从从微粒间的相互作用微粒间的相互作用判断。判断。 (21)(22) (23)(24) 离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体晶体类型判断方法晶体类型判断方法2：从物质的分类判断。从物质的分类判断。离子晶
6、体离子晶体：强碱、大多数盐类、活泼金属氧化物；：强碱、大多数盐类、活泼金属氧化物；分子晶体分子晶体：大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、：大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外）及氧化物（晶体硼除外）及氧化物（ SiO2除外），所有的酸及非金属除外），所有的酸及非金属氢化物，大多数有机物等。氢化物，大多数有机物等。原子晶体原子晶体：金刚石、晶体硅、晶体硼、：金刚石、晶体硅、晶体硼、SiO2、SiC、BN等等金属晶体金属晶体：金属单质（液态：金属单质（液态Hg除外）及合金除外）及合金活动活动2：从物质的分类判断晶体类型。从物质的分类判断晶体类型。CH4 SiO2 CaCl2 H2
7、O NH4Cl KCl Na NaClKOH Al SiC Ar NH3 CH3COOH H2O2 Na2O2 Hg Br2 晶体硅晶体硅 金刚石金刚石 (21)I2 (22)H2S (23)CBr4 (24)CF4盐盐盐盐盐盐盐盐强碱强碱活泼金属氧化物活泼金属氧化物分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体 分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体晶体类型判断方法晶体类型判断方法2：从物质的分类判断。从物质的分类判断。离子晶体离子晶体：强碱、大多数盐类、活泼金属氧化物；：强碱、大多数盐类、活泼金属氧
8、化物；分子晶体分子晶体：大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、：大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外）及氧化物（晶体硼除外）及氧化物（ SiO2除外），所有的酸及非金属除外），所有的酸及非金属氢化物，大多数有机物等。氢化物，大多数有机物等。原子晶体原子晶体：金刚石、晶体硅、晶体硼、：金刚石、晶体硅、晶体硼、SiO2、SiC、BN等等金属晶体金属晶体：金属单质（液态：金属单质（液态Hg除外）及合金除外）及合金活动活动2：从物质的分类判断晶体类型。从物质的分类判断晶体类型。CH4 SiO2 CaCl2 H2O NH4Cl KCl Na NaClKOH Al SiC Ar NH3 C
9、H3COOH H2O2 Na2O2 Hg Br2 晶体硅晶体硅 金刚石金刚石 (21)I2 (22)H2S (23)CBr4 (24)CF4盐盐盐盐盐盐盐盐强碱强碱活泼金属氧化物活泼金属氧化物活动活动3：下列性质分别适合哪种晶体，判断依据？：下列性质分别适合哪种晶体，判断依据？A.A.熔点熔点1070 1070 ，易溶于水，水溶液能导电；，易溶于水，水溶液能导电；B.B.熔点熔点10.31 10.31 ，液态不导电，水溶液能导电；，液态不导电，水溶液能导电；C.C.能溶于能溶于CSCS2 2，熔点熔点112.8 112.8 ，沸点，沸点444.6444.6；D.D.熔点熔点97.81 97.8
10、1 ，质软，导电，密度，质软，导电，密度0.970.97g/cmg/cm3 3；E.E.微溶于水，硬度小，熔点微溶于水，硬度小，熔点-56 -56 ，固态或液态时不导电；，固态或液态时不导电；F.F.熔点熔点3410 3410 ，导电性好，延展性强；，导电性好，延展性强；G.G.熔点熔点3550 3550 ，不导电，不溶于水及有机溶剂，质硬；，不导电，不溶于水及有机溶剂，质硬；H.H.熔点熔点800 800 ，易溶于水，熔化时能导电。，易溶于水，熔化时能导电。 离子晶体离子晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体金属晶体金属晶体分子分子晶体晶体原子原子晶体晶体晶体类
11、型判断方法晶体类型判断方法3：从物理性质上判断。从物理性质上判断。晶体类型的判断方法晶体类型的判断方法从物质的分类上判断：从物质的分类上判断：从物理性质上判断：从物理性质上判断：固态时不导电熔融状态时能导电：固态时不导电熔融状态时能导电：离子晶体；离子晶体；固态时导电熔融状态时也导电：固态时导电熔融状态时也导电：金属晶体及石墨；金属晶体及石墨；固态时不导电熔融状态时也不导电：固态时不导电熔融状态时也不导电：分子晶体、原子晶体分子晶体、原子晶体。 高高：原子晶体；：原子晶体；中中：离子晶体；：离子晶体；低低：分子晶体：分子晶体离子晶体离子晶体：强碱、大多数盐类、活泼金属氧化物；：强碱、大多数盐类
12、、活泼金属氧化物；分子晶体分子晶体：大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶：大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外）及氧化物（体硼除外）及氧化物（ SiO2除外），所有的酸及非金属氢化除外），所有的酸及非金属氢化物，大多数有机物等。物，大多数有机物等。原子晶体原子晶体：金刚石、晶体硅、晶体硼、：金刚石、晶体硅、晶体硼、SiO2、SiC、BN等等金属晶体金属晶体：金属单质（液态：金属单质（液态Hg除外）及合金除外）及合金熔沸点和硬度熔沸点和硬度物质的导电性物质的导电性从从微粒间的相互作用判断：判断：例题：将下列各组物质按熔沸点由高到低的顺序排列：1、SiC 、晶体硅 、金刚石2、
13、CH4 、CCl4 、CBr4、CF43、CaCl2 、NH4Cl 、KCl 、NaCl4、Na 、Al 、Ar 、Hg5、CaCl2、H2O 、KCl 、晶体硅 6、NH3 、Hg 、Br2 、金刚石7、 H2O 、I2 、H2S 思考思考:晶体熔化的实质是什么？晶体熔化的实质是什么？晶体中微粒间的作用越强，晶体的熔沸点越高！晶体中微粒间的作用越强，晶体的熔沸点越高！( (破坏微粒间的相互作用破坏微粒间的相互作用) )规律方法：规律方法：比较比较晶体的熔沸点高晶体的熔沸点高低时，应先分清低时，应先分清晶体的类型，然晶体的类型，然后再分析不同晶后再分析不同晶体中微粒间相互体中微粒间相互作用的相
14、对大小，作用的相对大小，要注意具体问题要注意具体问题具体分析。具体分析。( (一般而言一般而言) )1 1、原子晶体：、原子晶体：例题：将下列各组物质按熔沸点由高到低的顺序排列：1、SiC 、晶体硅 、金刚石2、CaCl2 、NH4Cl 、KCl 、NaCl原子半径越原子半径越小小，金刚石金刚石 SiCSiC 晶体硅晶体硅2 2、离子晶体：、离子晶体：3 3、金属晶体：、金属晶体：思考思考：离子晶体、金属晶体的熔沸点如何比较？离子晶体、金属晶体的熔沸点如何比较？离子键越离子键越强强，熔沸点越，熔沸点越高！高！金属键越金属键越强强，熔沸点越熔沸点越高！高！离子电荷数越离子电荷数越多多，离子半径越
15、，离子半径越小小，金属阳离子电荷数越金属阳离子电荷数越多多，离子半径越，离子半径越小小，共价键越共价键越强强，熔沸点越熔沸点越高。高。练习练习：比较下列各组物质熔点的高低？：比较下列各组物质熔点的高低？ （1） KCl 、NaCl（2）Na、Al、Mg C CI4 4 CBrCBr4 4 CCl CCl4 4 CFCF4 4 (3) CI4 、CCl4 、CBr4、CF44 4、分子晶体：、分子晶体： Al Al Mg Mg Na Na NaCl NaCl KCl KCl 试一试：试一试：请举一组符合上述经验总结的例子？请举一组符合上述经验总结的例子？ 如果分子间存在氢键，由于其作用比分子间作
16、如果分子间存在氢键，由于其作用比分子间作用力强用力强, ,故熔沸点更高。故熔沸点更高。分子间作用力越分子间作用力越大大，熔沸点越，熔沸点越高高; ;分子组成与结构相似的分子组成与结构相似的, ,相对分子质量越相对分子质量越大大， 晶体硅晶体硅 KCl KCl H H2 2O O练习练习：比较下列各组物质熔点的高低：比较下列各组物质熔点的高低 （1）H2O 、 KCl 、 晶体硅晶体硅5 5、不同类型晶体：、不同类型晶体：( (通常情况下）通常情况下）原子晶体原子晶体 离子晶体离子晶体 分子晶体分子晶体(2) Na 、 Al 、 Ar 、 Hg Al Na Na Hg Hg Ar Ar 类型分析
17、：分子晶体类型分析：分子晶体 离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体状态分析（常温下）：固态状态分析（常温下）：固态 气态气态 液态液态固态固态 液态液态 气态气态6 6、不同状态：、不同状态：( (通常情况下）通常情况下）( (一般而言一般而言) )1 1、原子晶体：、原子晶体：2 2、离子晶体：、离子晶体：3 3、金属晶体：、金属晶体：共价键越共价键越强强，熔沸点越熔沸点越高高离子键越离子键越强强，熔沸点越，熔沸点越高高金属键越金属键越强强，熔沸点越熔沸点越高高离子电荷数越离子电荷数越多多，离子半径越，离子半径越小小，金属阳离子电荷数越金属阳离子电荷数越多多，离子半径越，离子半径越小小，原子半
18、径越原子半径越小小，4 4、分子晶体：、分子晶体： 如果分子间存在氢键，由于其作用比分子如果分子间存在氢键，由于其作用比分子 间作用力强间作用力强, ,故熔沸点更高。故熔沸点更高。分子间作用力越分子间作用力越大大，熔沸点越，熔沸点越高高; ;分子组成与结构相似的分子组成与结构相似的, ,相对分子质量越相对分子质量越大大，5 5、不同类型晶体：、不同类型晶体：( (通常情况下）通常情况下）原子晶体原子晶体 离子晶体离子晶体 分子晶体分子晶体活动4：将下列各组物质按熔沸点由高到低的顺序排列：1、CaCl2、H2O 、KCl 、晶体硅 2、SiC 、晶体硅 、金刚石3、CH4 、CCl4 、CBr4
19、、CF44、CaCl2 、NH4Cl 、KCl 、NaCl5、Na 、Al 、Ar 、Hg 6、NH3 、Hg 、Br2 、金刚石7、 H2O 、I2 、H2S1、 晶体硅晶体硅 CaCl2 KCl H2O2、 金刚石金刚石 SiC 晶体硅晶体硅3、 CBr4 CCl4 CF4 CH44、 CaCl2 NaCl KCl NH4Cl 5、 Al Na Hg Ar 6、 金刚石金刚石 Hg Br2 NH3 7、 I2 H2O H2S 上述总结的规律都是一般规律，不能绝对化。上述总结的规律都是一般规律，不能绝对化。晶体的晶体的结构决定晶体的性质，晶体的性质反映了晶体的结构，物结构决定晶体的性质，晶体
20、的性质反映了晶体的结构，物质的组成和结构是判断晶体类型的质的组成和结构是判断晶体类型的根本依据根本依据。在比较晶体的熔、沸点高低时，应先弄清晶体的类型，在比较晶体的熔、沸点高低时，应先弄清晶体的类型，然后根据不同晶体类型进行判断，然后根据不同晶体类型进行判断，在根据物质的性质和类在根据物质的性质和类别判断晶体类型时还别判断晶体类型时还应注意具体问题具体分析应注意具体问题具体分析。例如，一。例如，一般情况下盐类是离子晶体，但般情况下盐类是离子晶体，但AlCl3是分子晶体；原子晶体是分子晶体；原子晶体一般不导电，但晶体硅能导电；一般不导电，但晶体硅能导电；MgOMgO为离子晶体，其熔点为离子晶体，
21、其熔点(2 (2 852 )852 )要高于原子晶体要高于原子晶体SiOSiO2 2(1 710 )(1 710 )等。等。 晶体类型晶体类型 离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体概念概念晶体质点晶体质点作用力作用力物理性质物理性质熔沸点熔沸点硬度硬度溶解性溶解性导电性导电性实例实例四种晶体的比较四种晶体的比较晶体类型晶体类型 离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体概念概念 离子间离子键离子间离子键 原子间共价键原子间共价键 分子间分子力分子间分子力 金属离子和金属离子和e金属键金属键晶体质点晶体质点 阴、阳离子阴、阳离子 原子
22、原子 分子分子 金属离子原子和金属离子原子和e作用力作用力 离子键离子键 共价键共价键 分子间力分子间力 金属键金属键物理性质物理性质熔沸点熔沸点 较高较高 最高最高 很低很低 一般高少数低一般高少数低硬度硬度 较硬较硬 最硬最硬 硬度小硬度小 多数硬少数软多数硬少数软溶解性溶解性 易溶于水易溶于水 难溶任何溶剂难溶任何溶剂 相似相溶相似相溶 难溶难溶导电性导电性 溶、熔可溶、熔可 硅、石墨可硅、石墨可 部分水溶液可部分水溶液可 固、熔可固、熔可实例实例 盐盐MOH MO C Si SiO2 SiC HX XOn HXOn 金属或合金金属或合金四种晶体的比较四种晶体的比较( (一般而言一般而言
23、) )同种类型：同种类型：微粒间的作用越强，熔沸点越高微粒间的作用越强，熔沸点越高不同类型：不同类型：原子晶体原子晶体 离子晶体离子晶体 分子晶体分子晶体小结：小结：从微粒间的相互作用从微粒间的相互作用判断判断从物质的分类从物质的分类判断判断从物理性质上判断从物理性质上判断1.1. 有关晶体的说法正确的是有关晶体的说法正确的是( )( )A.A.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B.B.原子晶体中共价键越强，熔点越高原子晶体中共价键越强，熔点越高C.C.冰熔化时水分子中共价键发生断裂冰熔化时水分子中共价键发生断裂D.D.氯化钠熔化时离子键未被破坏氯化钠熔化时离
24、子键未被破坏2.2. 下列说法错误的是（下列说法错误的是（ ）A A、原子晶体中只存在非极性共价键原子晶体中只存在非极性共价键B B、分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力C C、金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性D D、离子晶体在熔化状态下能导电离子晶体在熔化状态下能导电 BA 课堂练习课堂练习 3.3.(93(93全国化学全国化学,4),4)下列各组物质的晶体中下列各组物质的晶体中, ,化学化学键类型相同、晶体类型也相同的是（键类型相同、晶体类型也相同的是（ ）( (A)SOA)SO2 2和和SiOSi
25、O2 2 (B)CO (B)CO2 2和和H H2 2O O (C)NaCl (C)NaCl和和HCl (D)CClHCl (D)CCl4 4和和KCl KCl 4.4.（20062006四川理综）下列物质发生变化时，所克四川理综）下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是（服的粒子间相互作用属于同种类型的是（ ）A A 液溴和苯分别受热变为气体液溴和苯分别受热变为气体 B B 干冰和氯化铵分别受热变为气体干冰和氯化铵分别受热变为气体C C 二氧化硅和铁分别受热熔化二氧化硅和铁分别受热熔化 D D 食盐和葡萄糖分别溶解在水中食盐和葡萄糖分别溶解在水中 AB5.5.选择以下物质，
26、填写下列空白：选择以下物质，填写下列空白：干冰干冰 晶体硅晶体硅 氟化钙氟化钙 钠钠 固态氮固态氮 氮化硅（高温结构陶瓷）氮化硅（高温结构陶瓷） 碘碘 铁铁 烧碱烧碱 （1 1）熔化时不需要破坏化学键的是）熔化时不需要破坏化学键的是 ；（2 2）熔化时需要破坏共价键的是）熔化时需要破坏共价键的是 ；（3 3）熔点最高的是）熔点最高的是 ，熔点最低的是，熔点最低的是 ；（ 4 4）熔融时能导电且发生化学变化的是）熔融时能导电且发生化学变化的是 。 6.6.据报道据报道, ,科学家将干冰在一定条件下转变为一科学家将干冰在一定条件下转变为一种十分坚固的晶体种十分坚固的晶体. .该晶体熔点高、硬度大，
27、该晶体熔点高、硬度大，是一种新型的耐磨材料。请回答：是一种新型的耐磨材料。请回答：（1 1）干冰发生的变化属于）干冰发生的变化属于 变化。变化。（2 2）变化过程中克服粒子间的作用力类型）变化过程中克服粒子间的作用力类型 是是 。（3 3）该晶体的熔点比）该晶体的熔点比SiOSiO2 2晶体的熔点晶体的熔点 。化学化学分子间作用力、共价键分子间作用力、共价键高高原子序数原子序数7.7.右图中的曲线表示原子右图中的曲线表示原子序数小于序数小于2020的某些元素的的某些元素的原子序数（按递增顺序排原子序数（按递增顺序排序）与其单质沸点的近似序）与其单质沸点的近似关系，其中关系，其中A A点表示的元
28、点表示的元素是（素是（ ）A. Si B. Al A. Si B. Al C. F D. OC. F D. O沸沸点点AC8.（06江苏江苏19） (8分分)卤素互化物是指不同卤素原卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物，子之间以共价键结合形成的化合物，XX型卤素互型卤素互化物与卤素单质结构相似、性质相近。试回答下化物与卤素单质结构相似、性质相近。试回答下列问题：列问题：（1）下图是部分卤素单质和）下图是部分卤素单质和XX型卤素互化物的型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系图。它们的沸点随沸点与其相对分子质量的关系图。它们的沸点随着 相 对 分 子 质 量 的 增 大 而 升
29、 高 ， 其 原 因 是着 相 对 分 子 质 量 的 增 大 而 升 高 ， 其 原 因 是_。（2）试推测）试推测ICl的沸点所处的最小范围的沸点所处的最小范围_。 Cl2Br2BrClIBrI2相对分子质量相对分子质量沸点沸点晶体的类型与性质晶体的类型与性质 第第2课时课时 晶体的结构晶体的结构一、晶体化学基础一、晶体化学基础每个晶体是由无数个晶胞连在一起形成的，故晶胞的结每个晶体是由无数个晶胞连在一起形成的，故晶胞的结构反映了晶体的结构，所以对于某些晶体我们就可以通过研构反映了晶体的结构，所以对于某些晶体我们就可以通过研究晶胞结构来研究晶体结构。究晶胞结构来研究晶体结构。 晶胞晶胞从晶
30、体中从晶体中“截取截取”出来的具有代表性的最小部分出来的具有代表性的最小部分。 （晶体中的最小重复单元晶体中的最小重复单元）三种典型立方晶体结构均摊法是指每个图形平均拥有的粒子数目是指每个图形平均拥有的粒子数目如某个粒子为如某个粒子为n个图形（晶胞）所共有个图形（晶胞）所共有，则该粒子有，则该粒子有1/n属于一个图形。属于一个图形。（1）长方体（正方体）：）长方体（正方体）：位于晶胞位于晶胞顶点顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有的微粒，实际提供给晶胞的只有1/81/8；位于晶胞位于晶胞棱上棱上的微粒，实际提供给晶胞的只有的微粒，实际提供给晶胞的只有1/41/4；位于晶胞位于晶胞面心面心的微粒，实
31、际提供给晶胞的只有的微粒，实际提供给晶胞的只有1/21/2；位于晶胞位于晶胞中心中心的微粒，实际提供给晶体的是的微粒，实际提供给晶体的是1 1。（2）非长方体（非正方体）：）非长方体（非正方体）：视具体情况分析。视具体情况分析。如：石墨石墨平均每个碳原子对六边形的贡献是平均每个碳原子对六边形的贡献是：1/31/3在晶胞中粒子个数的计算过程中，不要在晶胞中粒子个数的计算过程中，不要形成思维定势，任何形状的晶胞均使用上述形成思维定势，任何形状的晶胞均使用上述计算方法。不同形状的晶胞，应先分析任意计算方法。不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞共用，如六棱位置上的一个粒子被几个晶胞共
32、用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被依次被6 6、3 3、4 4、2 2个晶胞共用。个晶胞共用。二、晶体常见题型二、晶体常见题型C例例1.右图所示晶体结构是一种具有优良右图所示晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、电光等功能的晶体材的压电、铁电、电光等功能的晶体材料的最小结构单元（晶胞）。晶体内料的最小结构单元（晶胞）。晶体内与每个与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是（各元素所带体材料的化学式分别是（各元素所带电荷均已略去）电荷均已略去）(A)8；BaTi8O12 (B)8；BaTi4O9(C) 6
33、；BaTiO3 (D) 3；BaTi2O3例例2 .1987年年2月，朱经武教授等发现釔钡铜氧化物月，朱经武教授等发现釔钡铜氧化物在在90K下具有超导性，若该化合物的晶胞结构如下具有超导性，若该化合物的晶胞结构如下图所示，则该化合物的化学式可能为（）下图所示，则该化合物的化学式可能为（）A.YBa2CuO7-x B. YBa2Cu2O7-x C. YBa2Cu3O7-x D. YBa2Cu4O7-x 计算晶胞中各原子数：计算晶胞中各原子数：Y：1Ba：2Cu：81/8 +81/4 = 3C例：最近科学家发现一种由钛原子例：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如和碳原子构成的气
34、态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是钛原图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是（子，则它的化学式是（ ）A.TiC B.Ti6C7 C.Ti14C13 D.Ti13C14此题给出的是分子簇结构而非晶体结构，此题给出的是分子簇结构而非晶体结构，故只需数出原子的数目即可。故只需数出原子的数目即可。注意：注意：均摊法是研究晶体结构的常用方法，但均摊法是研究晶体结构的常用方法，但要注意以下题型。要注意以下题型。 例例11右图为右图为NaCl晶胞的结构示意图。它向三晶胞的结构示意图。它向三维空间延伸得到完美晶体。试回答：维空间延伸
35、得到完美晶体。试回答：（1）一个）一个NaCl晶胞中有晶胞中有 个个Na，有有个个Cl。（2）一定温度下，用一定温度下，用X射线衍射法测得晶胞的射线衍射法测得晶胞的边长为边长为a cm，求该温度下求该温度下NaCl晶体的密度。晶体的密度。（3）若）若NaCl晶体的密度为晶体的密度为g/cm3，则则 NaCl晶晶体中体中Na与与Na十十之间的最短距离是多少？之间的最短距离是多少？81/861/24112144m/VnM/V58.5 4(NAa3) 例例22右图为右图为NaCl晶胞结构晶胞结构,已知已知FexO晶体晶胞结构晶体晶胞结构为为NaCl型，由于晶体缺陷，型，由于晶体缺陷，x值小于值小于1
36、。测知。测知FexO晶体晶体的密度为的密度为5.71g/cm3，晶胞边长为晶胞边长为4.281010m。（1） FexO中的中的x值（精确至值（精确至0.01）为）为；（2）晶体虽的）晶体虽的Fen+分别为分别为Fe2+和和Fe3+，在在Fe2+和和Fe3+的总数中，的总数中， Fe2+所占分数所占分数（用小数表示）为（用小数表示）为；（3）此晶体的化学式为）此晶体的化学式为；（4）与某个）与某个Fe2+或或Fe3+距离最近且距离相等的距离最近且距离相等的O2离离子围成的空间几何形状是子围成的空间几何形状是；（5）在晶体中铁元素的离子间最短距离为）在晶体中铁元素的离子间最短距离为 m。0.92
37、0.826正八面体正八面体3.031010Fe0.762+Fe0.163+O 例例33金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方，即在立方体的，即在立方体的8 8个顶点上各有一个金原子，各个面的个顶点上各有一个金原子，各个面的面心上各有一个金原子（如图），每个金原子被相邻面心上各有一个金原子（如图），每个金原子被相邻的晶胞共用。金原子的直径为的晶胞共用。金原子的直径为d d，用用N NA A表示阿伏加德表示阿伏加德罗常数，罗常数，MM表示金的摩尔质量。表示金的摩尔质量。(1)(1)金晶体中每个晶胞中含有金晶体中每个晶胞中含有个金原子；个金原子；(2)(
38、2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定外，还应假定 。(3)(3)一个晶胞的体积是多少？一个晶胞的体积是多少？(4)(4)金晶体的密度是多少？金晶体的密度是多少？ 4在立方体各个面的对角线上在立方体各个面的对角线上3个金原子彼个金原子彼此两两相切此两两相切 例例1 1 C C6060是碳单质家族中的新成员，已知每个碳是碳单质家族中的新成员，已知每个碳原子与其它三个碳原子相连。请根据碳的成键方原子与其它三个碳原子相连。请根据碳的成键方式计算式计算C C6060分子中存在分子中存在 _条条C CC C单键；单键； _条条C=CC=C
39、双键？双键？ 分析：碳原子的成键方式：每个碳原子通过分析：碳原子的成键方式：每个碳原子通过4 4条共条共价键与其它原子成键。其成键方式图为：价键与其它原子成键。其成键方式图为： 由图可以看出：每个由图可以看出：每个C CC C单键为单键为2 2个个碳原子所拥有，故每个碳原子占有碳原子所拥有，故每个碳原子占有2 21/2=11/2=1条条C CC C单键，分子中共有单键，分子中共有1 160=6060=60条条C CC C单键；每个单键；每个C=CC=C双键双键为为2 2个碳原子所拥有，故每个碳原子个碳原子所拥有，故每个碳原子占有占有1 11/2=1/21/2=1/2条条C=CC=C双键，分子中
40、双键，分子中共有共有1/21/260=3060=30条条C=CC=C双键。双键。 6030 例例22 石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正六边形构成，则个正六边形构成，则: :(1)(1)平均每一个正六边形所占的碳原子数为平均每一个正六边形所占的碳原子数为 ; ;(2)(2)石墨晶体每一层内碳原子数与碳一碳化学键之比是石墨晶体每一层内碳原子数与碳一碳化学键之比是；（3 3）ngng碳原子可构成碳原子可构成个正六边形。个正六边形。 每个碳原子为三个正六边形共用，每个碳原子为三个正六边形共用， 每个正六边形的碳原子数为每个正六边形的碳原子数为61/3
41、 = 22 又每个正六边形所占的又每个正六边形所占的CC键数为：键数为：61/2 = 3碳原子数与碳一碳化学键之比是碳原子数与碳一碳化学键之比是23232323(n/12)NA2三、几种典型的晶体模型CsClNaCl干冰干冰石墨石墨金刚石金刚石钠晶体的晶胞钠晶体的晶胞NaClNaCl的晶体结构的晶体结构（1 1）每个晶胞由）每个晶胞由 个小立方体组成（见右图），个小立方体组成（见右图）， 每个小立方体的每个小立方体的 个顶点分上有个顶点分上有 个个NaNa+ +和和 个个ClCl， 它们分别位于小立方体互不相邻的四个顶点上。它们分别位于小立方体互不相邻的四个顶点上。（2 2）每个晶胞中含有）每
42、个晶胞中含有NaNa+ +数目为：数目为： 8 81/81/86 61/21/24 4，含有，含有ClCl数目为：数目为：1 112121/41/44 4，故每，故每个晶胞中含有个晶胞中含有 4 4 个个“NaClNaCl”结构单元；结构单元；（3 3）晶胞中每个离子都被）晶胞中每个离子都被 个异号离子包围（上、下、左、右、个异号离子包围（上、下、左、右、前、后），它们之间构成前、后），它们之间构成 的空间结构；的空间结构；（4 4）晶胞中每个离子周围距离最近且等距离的同种离子有）晶胞中每个离子周围距离最近且等距离的同种离子有 个个（1212条棱的棱心）条棱的棱心）（5 5）设晶胞的边长为）设
43、晶胞的边长为dcmdcm，则晶胞中则晶胞中NaNa+ +和和ClCl的最近距离（即的最近距离（即小立方体的边长）为小立方体的边长）为 cmcm，则晶胞中同种离子的最近距离为则晶胞中同种离子的最近距离为 cm cm。8 88 84 44 4 6 6正八面体正八面体1212d/2d/2d/2d/2 连接正方体六连接正方体六个面的面心构成一个面的面心构成一个正八面体。个正八面体。Na Cl 判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时，要注意运用三维想象法。时，要注意运用三维想象法。Na Cl 如如NaCl晶体中，晶体中，Na周围的周围的Na数目，每个面上有数目，每个面
44、上有4个，共计个，共计12个。个。（1 1）晶胞为体心立方，每个立方体的）晶胞为体心立方，每个立方体的8 8个顶点分个顶点分 上有上有 个个CsCs+ +（或或ClCl），），体心上有体心上有 个个ClCl（或或CsCs+ +）（2 2）每个晶胞中含有每个晶胞中含有CsCs数目为：数目为： ，含有，含有ClCl数目数目为：为： ，故每个晶胞中含有，故每个晶胞中含有 个个“CsClCsCl”结构单元；结构单元；（3 3）晶胞中每个离子都被）晶胞中每个离子都被 个异号离子包围（个异号离子包围（8 8个顶点），它们之个顶点），它们之间构成间构成 的空间结构；的空间结构；（4 4）晶胞中每个离子周围距
45、离最近且等距离的同种离子有）晶胞中每个离子周围距离最近且等距离的同种离子有 个，个，（上、下、左、右、前、后）它们之间构成（上、下、左、右、前、后）它们之间构成 的空间结构；的空间结构；（5 5）设晶胞的边长为）设晶胞的边长为dcmdcm，则晶胞中同种离子的最近距离为则晶胞中同种离子的最近距离为 cmcm，CsCs+ +和和ClCl的最近距离（即立方体体对角线的一半）为的最近距离（即立方体体对角线的一半）为 cm cm；CsClCsCl的晶体结构的晶体结构8 81 18 81/8=11/8=11 11 18 8立方体立方体6 6正八面体正八面体d dd/2d/2在每个在每个CO2周围等距离且相
46、距最近周围等距离且相距最近的的CO2共有共有 个。个。在每个小立方体中平均分摊到的在每个小立方体中平均分摊到的CO2 分子数为：分子数为： 个个干冰晶体结构干冰晶体结构12(81/8 + 61/2) = 4 金刚石金刚石在金刚石晶体中，碳原子构成的最小环为非平面在金刚石晶体中，碳原子构成的最小环为非平面(与环已烷碳环相似与环已烷碳环相似键角为键角为10928，每个碳与相邻，每个碳与相邻 4 个碳构成正四面体、个碳构成正四面体、其中其中 n (C) : n(CC) = 1 : (4 1/2) = 1 : 2 每个碳原子被多少个六元环共用呢？每个碳原子被多少个六元环共用呢？相邻两条相邻两条CC键可
47、构成键可构成 2 个六元环，它共有个六元环，它共有 C24这种相邻，故共被这种相邻，故共被 2C24 = 12 个六元环共用。个六元环共用。同理，每条同理，每条CC键被键被 2C13 = 6 个六元环共用。个六元环共用。 金刚石晶胞实际上是由金刚石晶胞实际上是由 8 个相邻的小立方体并置堆砌而成，黑体碳个相邻的小立方体并置堆砌而成，黑体碳位于相互错开排列的位于相互错开排列的 4 个小立方体的重心，其余碳位于大立方体的个小立方体的重心，其余碳位于大立方体的8 个顶点和个顶点和 6 个面心。该晶体实际分摊到的碳原子数为个面心。该晶体实际分摊到的碳原子数为 (4 + 6 1/2 + 8 1/8) =
48、 8个。个。 设设CC键长为键长为 d 、晶胞边长为晶胞边长为 a ，可列：可列： 若令若令 A (0，0，0) 、，、，则则B (1/4， 1/4 ，1/4) 、C (1，1，1) ， 3a = 4d 即即 a = 4 3d / 3，AB = 3(1/4)2 = 3/4，AC = 312 = 3 ，故故AB = AC/4 若令金刚石的密度为若令金刚石的密度为 b，可列：可列： 1mol6.021023(43d /3)3b / 8 = 1mol12g/mol 将将 b = 3.51g/cm3代入，解得代入，解得 d = 1.5510-8 cm = 1.5510-10m（1）金刚石由碳原子构成正
49、四面体的单元。）金刚石由碳原子构成正四面体的单元。每个碳原子等距离紧邻其它每个碳原子等距离紧邻其它个碳原子。个碳原子。键角为键角为。金刚石中由共价键构成。金刚石中由共价键构成的最小环有的最小环有6个碳原子，但个碳原子，但6个碳原子不个碳原子不都在一个平面上。都在一个平面上。（2）每个环平均拥有：）每个环平均拥有：个个CC键，键，个个C原子。原子。（3）晶体中每个）晶体中每个C原子被原子被个六元环所共有，每个个六元环所共有，每个C原子占原子占有有个个CC键。键。10928 41/21122 石墨：石墨： 在石墨晶体中，碳原子构成的最小环为平面型六元环在石墨晶体中，碳原子构成的最小环为平面型六元环
50、(与苯环相似与苯环相似)键角为键角为120，每个碳原子与相邻，每个碳原子与相邻 3 个碳原子构成正三角形，个碳原子构成正三角形，其中其中 n (C) : n(CC) = 1 : (31/2) = 2 : 3，每个碳原子被每个碳原子被 3 个六元个六元环共用，每个环共用，每个CC键被键被 2 个六元环共用。个六元环共用。令石墨中令石墨中CC键长为键长为 a ，层间距离为层间距离为 h ，由于每个正六棱柱分摊由于每个正六棱柱分摊的碳原子数为的碳原子数为121/6 = 2个个，可列：，可列： 1mol 6.021023 33a2 h 2 2密度密度 = 1mol12g/mol 将将a = 1.421